Golang 任务队列策略 -- 读《JOB QUEUES IN GO》

2024-05-23 05:03:05 102

本文内容纲要：

-一种"非任务队列"的任务队列

-最简单的任务队列

-限流

-关闭工作者

-等待woker执行完成

-超时设置

-CancelWorker

-总结

Golang在异步处理上有着上佳的表现。因为goroutines和channels是非常容易使用且有效的异步处理手段。下面我们一起来看一看Golang的简易任务队列

一种"非任务队列"的任务队列

有些时候，我们需要做异步处理但是并不需要一个任务对列，这类问题我们使用Golang可以非常简单的实现。如下：

goprocess(job)

这的确是很多场景下的绝佳选择，比如操作一个HTTP请求等待结果。然而，在一些相对复杂高并发的场景下，你就不能简单的使用该方法来实现异步处理。这时候，你需要一个队列来管理需要处理的任务，并且按照一定的顺序来处理这些任务。

最简单的任务队列

接下来看一个最简单的任务队列和工作者模型。

funcworker(jobChan<-chanJob){
forjob:=rangejobChan{
process(job)
}
}

//makeachannelwithacapacityof100.
jobChan:=make(chanJob,100)

//starttheworker
goworker(jobChan)

//enqueueajob
jobChan<-job

代码中创建了一个Job对象的channel,容量为100。然后开启一个工作者协程从channel中去除任务并执行。任务的入队操作就是将一个Job对象放入任务channel中。

虽然上面只有短短的几行代码，却完成了很多的工作。我们实现了一个简易的线程安全的、支持并发的、可靠的任务队列。

限流

上面的例子中，我们初始化了一个容量为100的任务channel。

//makeachannelwithacapacityof100.
jobChan:=make(chanJob,100)

这意味着任务的入队操作十分简单，如下：

//enqueueajob
jobChan<-job

这样一来，当jobchannel中已经放入100个任务的时候，入队操作将会阻塞，直至有任务被工作者处理完成。这通常不是一个好的现象，因为我们通常不希望程序出现阻塞等待。这时候，我们通常希望有一个超时机制来告诉服务调用方，当前服务忙，稍后重试。我之前的博文--我读《通过Go来处理每分钟达百万的数据请求》介绍过类似的限流策略。这里方法类似，就是当队列满的时候，返回503，告诉调用方服务忙。代码如下：

//TryEnqueuetriestoenqueueajobtothegivenjobchannel.Returnstrueif
//theoperationwassuccessful,andfalseifenqueuingwouldnothavebeen
//possiblewithoutblocking.Jobisnotenqueuedinthelattercase.
funcTryEnqueue(jobJob,jobChan<-chanJob)bool{
select{
casejobChan<-job:
returntrue
default:
returnfalse
}
}

这样一来，我们尝试入队的时候，如果入队失败，放回一个false，这样我们再对这个返回值处理如下：

if!TryEnqueue(job,chan){
http.Error(w,"maxcapacityreached",503)
return
}

这样就简单的实现了限流操作。当jobChan满的时候，程序会走到default返回false，从而告知调用方当前的服务器情况。

关闭工作者

到上面的步骤，限流已经可以解决，那么我们接下来考虑，怎么才能优雅的关闭工作者？假设我们决定不再向任务队列插入任务，我们希望让所有的已入队任务执行完成，我们可以非常简单的实现：

close(jobChan)

没错，就是这一行代码，我们就可以让任务队列不再接收新任务（仍然可以从channel读取job），如果我们想执行队列里的已经存在的任务，只需要：

forjob:=rangejobChan{...}

所有已经入队的job会正常被woker取走执行。但是，这样实际上还存在一个问题，就是主协成不会等待工作者执行完工作就会退出。它不知道工作者协成什么时候能够处理完以上的任务。可以运行的例子如下:

packagemain

import(
	"fmt"
)

varjobChanchanint

funcworker(jobChan<-chanint){
	forjob:=rangejobChan{
		fmt.Printf("执行任务%d\n",job)
	}
}

funcmain(){
	jobChan=make(chanint,100)
	//入队
	fori:=1;i<=10;i++{
		jobChan<-i
	}
	
	close(jobChan)
	goworker(jobChan)

}

运行发现，woker无法保证执行完channel中的job就退出了。那我们怎么解决这个问题？

等待woker执行完成

使用sysc.WaitGroup:

packagemain

import(
	"fmt"
	"sync"
)

varjobChanchanint
varwgsync.WaitGroup

funcworker(jobChan<-chanint){
	deferwg.Done()
	forjob:=rangejobChan{
		fmt.Printf("执行任务%d\n",job)
	}
}

funcmain(){
	jobChan=make(chanint,100)
	//入队
	fori:=1;i<=10;i++{
		jobChan<-i
	}

	wg.Add(1)
	close(jobChan)

	goworker(jobChan)
	wg.Wait()
}

使用这种协程间同步的方法，协成会等待worker执行完job才会退出。运行结果：

执行任务1
执行任务2
执行任务3
执行任务4
执行任务5
执行任务6
执行任务7
执行任务8
执行任务9
执行任务10

Processfinishedwithexitcode0

这样是完美的么？在设计功能的时候，为了防止协程假死，我们应该给协程设置一个超时。

超时设置

上面的例子中wg.Wait()会一直等待，直到wg.Done()被调用。但是如果这个操作假死，无法调用，将永远等待。这是我们不希望看到的，因此，我们可以给他设置一个超时时间。方法如下：

packagemain

import(
	"fmt"
	"sync"
	"time"
)

varjobChanchanint
varwgsync.WaitGroup

funcworker(jobChan<-chanint){
	deferwg.Done()
	forjob:=rangejobChan{
		fmt.Printf("执行任务%d\n",job)
		time.Sleep(1*time.Second)
	}
}

funcmain(){
	jobChan=make(chanint,100)
	//入队
	fori:=1;i<=10;i++{
		jobChan<-i
	}

	wg.Add(1)
	close(jobChan)

	goworker(jobChan)
	res:=WaitTimeout(&wg,5*time.Second)
	ifres{
		fmt.Println("执行完成退出")
	}else{
		fmt.Println("执行超时退出")
	}
}

//超时机制
funcWaitTimeout(wg*sync.WaitGroup,timeouttime.Duration)bool{
	ch:=make(chanstruct{})
	gofunc(){
		wg.Wait()
		close(ch)
	}()
	select{
	case<-ch:
		returntrue
	case<-time.After(timeout):
		returnfalse
	}
}

执行结果如下：

执行任务1
执行任务2
执行任务3
执行任务4
执行任务5
执行超时退出

Processfinishedwithexitcode0

这样，5s超时生效，虽然不是所有的任务被执行，由于超时，也会退出。

有时候我们希望woker丢弃在执行的工作，也就是cancel操作，怎么处理？

CancelWorker

我们可以借助context.Context实现。如下：

packagemain

import(
	"context"
	"fmt"
	"sync"
	"time"
)

varjobChanchanint
varctxcontext.Context
varcancelcontext.CancelFunc

funcworker(jobChan<-chanint,ctxcontext.Context){
	for{
		select{
		case<-ctx.Done():
			return
		casejob:=<-jobChan:
			fmt.Printf("执行任务%d\n",job)
			time.Sleep(1*time.Second)
		}
	}
}

funcmain(){
	jobChan=make(chanint,100)
	//带有取消功能的contex
	ctx,cancel=context.WithCancel(context.Background())
	//入队
	fori:=1;i<=10;i++{
		jobChan<-i
	}

	close(jobChan)

	goworker(jobChan,ctx)
	time.Sleep(2*time.Second)
	//調用cancel
	cancel()
}

結果如下：

执行任务1
执行任务2

Processfinishedwithexitcode0

可以看出，我们等待2s后，我们主动调用了取消操作，woker协程主动退出。

这是借助context包实现了取消操作，实质上也是监听一个channel的操作，那我们有没有可能不借助context实现取消操作呢？

不使用context的超时机制实现取消：

packagemain

import(
	"fmt"
	"time"
)

varjobChanchanint

funcworker(jobChan<-chanint,cancelChan<-chanstruct{}){
	for{
		select{
		case<-cancelChan:
			return
		casejob:=<-jobChan:
			fmt.Printf("执行任务%d\n",job)
			time.Sleep(1*time.Second)
		}
	}
}

funcmain(){
	jobChan=make(chanint,100)
	//通过chan取消操作
	cancelChan:=make(chanstruct{})
	//入队
	fori:=1;i<=10;i++{
		jobChan<-i
	}

	close(jobChan)

	goworker(jobChan,cancelChan)
	time.Sleep(2*time.Second)
	//关闭chan
	close(cancelChan)
}

这样，我们使用一个关闭chan的信号实现了取消操作。原因是无缓冲chan读取会阻塞，当关闭后，可以读取到空，因此会执行select里的return.

总结

照例总结一波，本文介绍了golang协程间的同步和通信的一些方法，任务队列的最简单实现。关于工作者池的实现，我在其他博文也写到了，这里不多写。本文更多是工具性的代码，写功能时候可以借用，比如超时、取消、chan的操作等。

本文内容总结：一种"非任务队列"的任务队列，最简单的任务队列，限流，关闭工作者，等待woker执行完成，超时设置，CancelWorker，总结，

原文链接：https://www.cnblogs.com/artong0416/p/7883381.html